En 2023 se cambia la electrónica y el software utilizado en el CNC de 2010 que era de diseño propio por un kit comercial basado en Arduino Nano que reduce mucho el tamaño de la circuitería, utiliza conexiones USB en lugar de puerto paralelo y permite el uso de cualquier software que genere ficheros GRBL.
Los motores utilizados en el CNC siguen siendo los mismos motores paso a paso bipolares reciclados de impresoras que se le pusieron inicialmente en el año 2010. La mecánica del CNC tampoco se cambia. Los ejes están hechos a base de tornillos de rosca métrica de 6mm.
Se utiliza un circuito "CNC Shield v4" (serigrafiado como "Keyes_CNC" y "2014/07/01") que costó algo menos de 5 euros.
La placa trae varios jumpers para configurar los micropasos de los motores pero tiene un defecto de diseño y esos jumpers no cumplen su función así que los motores funcionarían siempre con paso completo. Para resolverlo se pueden puentear las patillas que se ven soldadas con un cable marrón en la siguiente imagen o buscar en Internet otras opciones similares que permiten corregir este fallo y hacer que los motores puedan avanzar con micropasos.
La opción que he utilizado establece de forma fija los micropasos al máximo que admiten los motores que utilizo. En esta solución no se pueden poner los jumpers que vienen con esta placa porque sino se producirían cortocircuitos.
En las siguientes páginas web se pueden ver diferentes soluciones para corregir este fallo y hacer que la placa pueda trabajar con micropasos:
- https://www.youtube.com/watch?v=q8kC-NmvpSc
- https://www.instructables.com/Fix-Cloned-Arduino-NANO-CNC-Shield/
- https://www.instructables.com/BACK-TO-BASIC-MINI-CNC-PLOTTER/
- https://www.davidpilling.com/wiki/index.php/CNCShield
- https://forum.arduino.cc/t/is-the-cnc-shield-for-stepper-motors-v4-constructed-incorrectly/391080/15
- https://www.hackster.io/Tim_Palingenesis/fixing-cloned-keyes-cnc-shield-for-arduino-nano-537add
Los motores paso a paso están controlados con tres drivers DRV8825 (compatibles con los drivers A4988) y que costaron unos 2 euros por motor.
CNC Shield V4 con el Arduino Nano y los drivers DRV8825 montados.
Cargar el firmware GRBL en el Arduino Nano
Para utilizar la placa CNC Shield V4 es necesario grabar en la flash del Arduino el firmware de GRBL. Este firmware se puede descargar desde:
https://github.com/gnea/grbl/releases/tag/v1.1h.20190825
La carga del firmware en el Arduino Nano se puede realizar usando el Arduino IDE, cargando el proyecto "grblUpload.ino" que viene en la carpeta: /grbl-1.1h/grbl-1.1h.20190825/grbl/examples/grblUpload/
Si no se quiere utilizar Arcuino IDE también se podría grabar el .HEX que se puede descargar desde esta página del GRBL y grabarlo con AVRDUDE usando una orden tipo:
avrdude -v -patmega328p -Uflash:w:grbl_v1.1h.20190825.hex:i -carduino -P /dev/ttyUSB1
Reducción del tamaño de la circuitería
La circuitería homemade realizada en 2010 estaba formada por transistores bipolares dispuestos en puente "H" controlados por PIC 16F628 y que ocupaba una caja de un antiguo vídeo VHS...
El ancho de la caja del vídeo es de unos 42cm...
Y unos 33cm de fondo...
En cambio el circuito CNC Shield V4 ocupa unos 7cm x 6cm y se puede atornillar directamente a la parte posterior del CNC.
Otro cambio es el sofware utilizado
En el plotter/CNC creado en 2010 los diseños a imprimir pasaban diferentes fases desde el diseño hasta la impresión:
- El diseño se realizaba en CorelDraw.
- De ahí se imprimían a formato HPGL o PLT (se usaba el driver de un plotter de HP con la opción de "Guardar a fichero"). Estos primeros pasos generaban las coordenadas de los segmentos y los valores de las plumillas/colores utilizados.
- Luego se transformaban a formato G-CODE con un programa propio realizado en Delphi que convertía el formato .PLT a formato G-CODE dándole instrucciones de arrancar/parar el taladro fresador o elevar y bajar ese taladro a menos o más profundidad (se podían utilizar en el diseño diferentes colores de trazo para trabajar luego con diferentes profundidades de corte o diferentes velocidades de avance).
- Y, por último, se usaba otro programa propio hecho en Pascal (DOS) para plotear el G-CODE interactuando con los PIC 16F628 a través del puerto paralelo.
El software estaba instalado en un antiguo portátil con puerto paralelo y Windows 98 que se iniciaba en modo MS-DOS en el momento de la impresión para evitar los retardos que sufren algunas veces los Windows por ser un sistema multitarea, que pueden hacer que salga mal el ploteado.
Programa que convierte el formato HPGL usado en plotters al formato G-CODE usado en máquinas CNC...
Este programa solo manejaba un conjunto reducido de instrucciones G-CODE. No manejaba todas las instrucciones que contempla el lenguaje G-CODE y que sí puede manejar el nuevo circuito CNC SHIELD V4 montado en 2023.
En 2023 el diseño se realiza en InkScape que con la extensión gcodetools puede generar directamente G-CODE.
La impresión se puede realizar con diferentes aplicaciones como puede ser el programa "UGS - UNIVERSAL G-CODE SENDER" (https://winder.github.io/ugs_website/) que es una aplicación realizada en Java y puede funcionar en Linux y Windows.
Vídeo de las primeras pruebas de funcionamiento usando la CNC Shield v4. El plotter está redibujando con bolígrafo un trazo realizado anteriormente (Archivo MP4. Tamaño: 58 MB)
